Entwurfsschritte für Geodatabases

Der Entwurf wird mit thematischen Layern begonnen.

Zuerst legen Sie die thematischen Layer fest, die Sie für Ihre Anwendung und Ihren Informationsbedarf benötigen. Aus welchen Datenthemen bestehen Ihre wichtigsten Landschaften? Anschließend definieren Sie die Details jedes thematischen Layers. Die Charakterisierung jedes thematischen Layers ergibt die Spezifikation von Geodatabase-Standarddatenelementen, z. B. Feature-Classes, Tabellen, Beziehungsklassen, Raster-Datasets, Subtypes, Topologien, Domänen usw.

Versuchen Sie beim Angeben der thematischen Layer im Entwurf, jedes Thema anhand seiner visuellen Darstellungen, seines Verwendungszwecks im GIS, der wahrscheinlich verwendeten Datenquellen und der Auflösungsstufen zu charakterisieren. Dies betrifft beispielsweise die Maßstäbe und Ausdehnungen, bei denen diese Informationen verwendet werden können, sowie die Darstellung der Elemente bei den einzelnen Maßstäben. Diese Merkmale erleichtern die Beschreibung des in den einzelnen Themen zu erwartenden Inhalts.

Im Folgenden finden Sie Beschreibungen der einzelnen Datenthemen für private Flurstücke in einer Katasteranwendung.

Nachdem Sie die wichtigsten thematischen Layer im Entwurf festgelegt haben, entwickeln Sie im nächsten Schritt Spezifikationen für die Darstellung des Inhalts der einzelnen thematischen Layer in der physischen Datenbank.

• Listen Sie die Kartenmaßstäbe und -ausdehnungen auf, mit denen Sie arbeiten müssen.
• Beschreiben Sie jeweils die Darstellung der geographischen Features (z. B. als Punkte, Linien, Polygone, Raster, Flächen oder Tabellenattribute).
• Wie sollen die Daten in Feature-Classes, Tabellen und Beziehungen strukturiert werden?
• Wie werden räumliche Integritätsregeln und Datenbankintegritätsregeln beim Implementieren des GIS-Verhaltens verwendet?

Der allgemeine Vorgang beim Entwurf einer GIS-Datenbank gliedert sich in die elf unten angegebenen Schritte. In den ersten Entwurfsschritten 1 bis 3 legen Sie die einzelnen thematischen Layer fest und charakterisieren diese. In den Schritten 4 bis 7 beginnen Sie mit der Entwicklung der Darstellungsspezifikationen, Beziehungen und letztlich der Geodatabase-Elemente und deren Eigenschaften. In den Schritten 8 und 9 definieren Sie die Datenerfassungsprozeduren und weisen Verantwortlichkeiten für die Datenerfassung zu. In der letzten Phase (Schritte 10 und 11) testen und verfeinern Sie den Entwurf durch eine Reihe von Erstimplementierungen. In diesem letzten Schritt dokumentieren Sie zudem Ihren Entwurf.

Elf Schritte des Geodatabase-Entwurfs

1.	Legen Sie die Informationsprodukte fest, die Sie erstellen und mit dem GIS verwalten möchten. Der GIS-Datenbankentwurf sollte die Arbeitsweise in Ihrer Organisation widerspiegeln. Überlegen Sie, ob für Ihre Organisation ein Bestandsverzeichnis von Kartenprodukten, Analysemodellen, Anwendungen für die Kartenerstellung im Web, Datenströmen, Datenbankberichten, wichtigen Verantwortlichkeiten, 3D-Sichten und anderen für Ihre Organisation wichtigen Anforderungen zusammengestellt und verwaltet werden soll. Listen Sie die Datenquellen auf, die Sie derzeit bei dieser Arbeit verwenden. Sie können diese als Grundlage für die Anforderungen an den Datenbankentwurf nutzen. Definieren Sie die wesentlichen digitalen 2D- und 3D-Grundkarten für Ihre Anwendungen. Legen Sie den Kartenmaßstabsatz fest, der in allen Grundkarten beim Schwenken, Zoomen und der Erkundung des Inhalts angezeigt wird.
2.	Legen Sie die zentralen Datenthemen anhand des Informationsbedarfs fest. Definieren Sie einige zentrale Aspekte der Datenthemen etwas genauer. Bestimmen Sie, wie die einzelnen Datasets verwendet werden – für die Bearbeitung, die GIS-Modellierung, Analysen, die Darstellung von geschäftlichen Workflows oder für die Kartenerstellung und die 3D-Anzeige. Legen Sie die Kartenverwendung, die Datenquellen und die räumlichen Darstellungen für die einzelnen angegebenen Kartenmaßstäbe fest. Bestimmen Sie außerdem die Genauigkeit der Daten und die Erfassungsrichtlinien für jede Kartenansicht und 3D-Ansicht sowie die Art der Anzeige des Themas – dessen Symbologie, Textbeschriftungen und Annotations. Überlegen Sie, wie die einzelnen Karten-Layer zusammen mit anderen wichtigen Layer angezeigt werden. Bei der Modellierung und der Analyse müssen Sie die Verwendung der Informationen zusammen mit anderen Datasets berücksichtigen (z. B., wie diese kombiniert und integriert werden). So können Sie einige grundlegende räumliche Beziehungen und Datenintegritätsregeln leichter ermitteln. Diese Anzeige- und Analyseeigenschaften für die 2D- und 3D-Karten müssen unbedingt als Teil des Datenbankentwurfs behandelt werden.
3.	Legen Sie die Maßstabsbereiche und die maßstabsabhängige räumliche Repräsentation der einzelnen Datenthemen fest. Die Daten werden jeweils für einen bestimmten Bereich von Kartenmaßstäben erfasst. Ordnen Sie die geographischen Darstellungen den einzelnen Kartenmaßstäben zu. Die geographische Darstellung variiert in vielen Fällen zwischen den einzelnen Kartenmaßstäben (z. B. von einem Polygon zu einer Linie oder einem Punkt). Bei kleineren Maßstäben müssen Sie die Darstellung von Features häufig verallgemeinern. Für Raster kann anhand von Bildpyramiden ein Resampling durchgeführt werden. In anderen Situationen müssen Sie ggf. alternative Repräsentationen für unterschiedliche Kartenmaßstäbe erfassen.
4.	Zerlegen Sie die einzelnen Darstellungen in ein oder mehrere geographische Datasets. Diskrete Features werden als Feature-Classes von Punkten, Linien und Polygonen modelliert. Für die Modellierung der Beziehungen zwischen den Elementen in einem Layer oder in mehreren Datasets bieten sich möglicherweise erweiterte Datentypen an, z. B. Topologien, Netzwerke und Terrains. Für sehr umfangreiche Sammlungen von Raster-Datasets, Mosaiken und Katalogen stehen geeignete Verwaltungsoptionen zur Verfügung. Oberflächen können unter Verwendung von Features (z. B. Konturlinien) sowie Rastern und Terrains modelliert werden.
5.	Legen Sie die Struktur der Datenbanktabellen und das Verhalten der beschreibenden Attribute fest. Bestimmen Sie Attributfelder und Spaltentypen. Die Tabellen können auch Attributdomänen, Beziehungen und Subtypes enthalten. Definieren Sie sämtliche gültige Werte, Attributbereiche und Klassifizierungen (für die Verwendung als Domänen). Verwenden Sie Subtypes zum Steuern des Verhaltens. Geben Sie Tabellenbeziehungen und Zuordnungen für Beziehungsklassen an.
6.	Legen Sie das räumliche Verhalten, die räumlichen Beziehungen und die Integritätsregeln für die Datasets fest. Features können unter Verwendung von Topologien, Adressen-Locators, Netzwerken, Terrains usw. räumliches Verhalten und räumliche Funktionen für verschiedene Zwecke hinzugefügt werden. Darüber hinaus können Sie die den in Beziehung stehenden Features innewohnenden räumlichen Beziehungen beschreiben. Mit Topologien modellieren Sie z. B. die räumlichen Beziehungen in einer gemeinsamen Geometrie und erzwingen Integritätsregeln. Mit Adressen-Locators unterstützen Sie die Geokodierung. Verwenden Sie Netzwerke für die Verfolgung und Wegbestimmung. Bei Rastern können Sie entscheiden, ob Sie ein Raster-Dataset oder einen Raster-Katalog benötigen.
7.	Schlagen Sie einen Geodatabase-Entwurf vor. Definieren Sie die Geodatabase-Elemente, die Sie für die einzelnen Datenthemen in den Entwurf aufnehmen möchten. Untersuchen Sie, ob vorhandenen Entwürfen geeignete Ideen und Ansätze zu entnehmen sind. Übernehmen Sie Muster und bewährte Vorgehensweisen aus den ArcGIS-Datenmodellen.
8	Entwerfen Sie Workflows bei der Bearbeitung und Eigenschaften für die Kartenanzeige. Legen Sie die Bearbeitungsprozeduren und Integritätsregeln fest, z. B. alle Straßen werden an Kreuzungen mit anderen Straßen aufgeteilt, Straßenabschnitte werden an den Endpunkten verbunden usw. Entwerfen Sie Bearbeitungsworkflows, die die Erfüllung dieser Integritätsregeln für die Daten erleichtern. Definieren Sie Anzeigeeigenschaften für Karten und 3D-Ansichten. Bestimmen Sie die Kartenanzeigeeigenschaften für die einzelnen Kartenmaßstäbe. Diese werden zum Definieren der Karten-Layer verwendet.
9.	Weisen Sie Zuständigkeiten für das Erstellen und Verwalten der einzelnen Daten-Layer zu. Bestimmen Sie die Personen, denen die Datenverwaltungsarbeiten in Ihrer Organisation oder in anderen Organisationen zugewiesen werden. Das Verständnis dieser Rollen ist unerlässlich. Sie müssen festlegen, wie die Datenkonvertierung und Datentransformation für den Import und Export der Daten zwischen verschiedenen Partnerorganisationen verwendet wird.
10.	Erstellen Sie einen funktionsfähigen Prototyp und Prüfen und verfeinern Sie Ihren Entwurf Testen Sie Ihren Prototypentwurf. Erstellen Sie unter Verwendung einer File-, Personal- oder ArcSDE-Geodatabase eine Beispiel-Geodatabase des vorgeschlagenen Entwurfs. Erstellen Sie Karten, und führen Sie zentrale Anwendungen sowie Bearbeitungsvorgänge aus, um die Zweckmäßigkeit des Entwurfs zu testen. Je nach Ergebnissen des Prototyptests überarbeiten und optimieren Sie den Entwurf anschließend. Sobald Sie über ein funktionierendes Schema verfügen, laden Sie einen größeren Satz von Daten (z. B. in die ArcSDE-Geodatabase), um Produktion, Performance, Skalierbarkeit und Workflows in der Datenverwaltung zu überprüfen. Dieser Vorgang stellt einen wichtigen Schritt dar. Legen Sie den Entwurf endgültig fest, bevor Sie beginnen, die Geodatabase zu mit Daten füllen.
11.	Dokumentieren Sie den Geodatabase-Entwurf. Zum Beschreiben des Datenbankentwurfs und der Entscheidungen können Sie verschiedene Methoden verwenden. Verwenden Sie Zeichnungen, Beispiele für Karten-Layer, Schemadiagramme, einfache Berichte und Metadatendokumente. Einige Benutzer arbeiten gerne mit UML. UML allein ist jedoch nicht ausreichend. Mit UML können nicht alle geographischen Eigenschaften und zu treffenden Entscheidungen dargestellt werden. Zudem können mit UML nicht die zentralen GIS-Entwurfskonzepte wiedergegeben werden, z. B. die thematische Organisation, Topologieregeln und Netzwerkverbindungen. UML bietet keine räumliche Einsicht in den Entwurf. Viele Benutzer verwenden Visio, um grafische Repräsentationen von Geodatabase-Schemas zu erstellen, beispielsweise von denen, die in den ArcGIS-Datenmodellen veröffentlicht sind. Esri bietet ein Werkzeug, mit dessen Hilfe Sie diese Arten von Grafiken der Datenmodellelemente mit Visio erfassen können. Weitere Informationen finden Sie im Thema Dokumentieren des Geodatabase-Entwurfs.

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